視頻監(jiān)控系統(tǒng)在模擬世界中已經(jīng)被冷落數(shù)十年了。但新技術(shù)正在催生一些令人驚奇的新型系統(tǒng),。正如今天的大多數(shù)其它視頻設(shè)備一樣,，其發(fā)展方向是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP),、數(shù)字,、無線以及帶智能軟件的無人監(jiān)控系統(tǒng),，并能充分發(fā)揮這些技術(shù)改進(jìn)帶來的所有好處。今天的最新系統(tǒng)包含許多新的功能：
單色到彩色：雖然脫離黑白世界并不是真正的新趨勢，但這種情況仍在繼續(xù),。事實(shí)上，今天的大多數(shù)監(jiān)控設(shè)備是彩色的,。
模擬到數(shù)字：雖然80%以上的監(jiān)控?cái)z像機(jī)是較老的模擬設(shè)備,，但大多數(shù)新安裝的設(shè)備都是數(shù)字設(shè)備,。
更高分辨率：隨著數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的興起，分辨率已經(jīng)從標(biāo)準(zhǔn)清晰度(SD)電視標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展到包括720和1080高清晰度(HD)標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的多種視頻格式,。
IP攝像機(jī)：大多數(shù)新型的高清攝像機(jī)也是IP攝像機(jī),，這些攝像機(jī)可以將信號數(shù)字化，用TCP/IP對數(shù)據(jù)打包,，然后在以太網(wǎng)鏈路上發(fā)送最終生成的數(shù)據(jù),。
新的壓縮方法：數(shù)字?jǐn)z像機(jī)可以針對高清視頻產(chǎn)生超高數(shù)據(jù)速率。不過,，新的視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)不僅極大地降低了傳輸數(shù)據(jù)速率,，而且充分提高了存儲能力。運(yùn)動JPEG,、MPEG-4和H.264是最常用的壓縮方法,。
無線連接：在大多數(shù)系統(tǒng)中，從攝像機(jī)到監(jiān)控中心的鏈路仍使用同軸電纜,。但一些新系統(tǒng)使用以太局域網(wǎng)(LAN)或?qū)ｉT安裝的新型CAT5/6 LAN,。在一些高端系統(tǒng)中甚至使用了光纖。但出于對便利性和低成本的考慮,，無線連接已經(jīng)成為許多新系統(tǒng)或現(xiàn)有有線系統(tǒng)擴(kuò)容的首選鏈路,。
磁盤存儲：視頻存檔已經(jīng)從VHS VCR發(fā)展到硬盤驅(qū)動器,。DVR和專用服務(wù)器可以按指定時(shí)段存儲壓縮視頻。大型系統(tǒng)甚至使用2Tb容量的磁盤陣列,。
視頻分析技術(shù)：隨著高清數(shù)字視頻的普及,，計(jì)算機(jī)或FPGA可以用來分析捕獲的場景，從而實(shí)現(xiàn)智能化,。視頻分析技術(shù)使用人工智能算法和機(jī)器視覺技術(shù)檢測運(yùn)動,、識別物體甚至人臉。大多數(shù)專家一致認(rèn)為,，處理數(shù)量不斷增長的視頻的唯一方法是利用智能視頻分析技術(shù)部分或完全代替人工對捕獲視頻的分析,。
攝像機(jī)
目前有兩種基本的攝像機(jī)類型：模擬和數(shù)字IP。這兩種攝像機(jī)的外形豐富多變,。子彈型最常見,，但半球型和針孔型“間諜”攝像機(jī)也很流行。還有室內(nèi)和室外型號之分,。雖然現(xiàn)在黑白攝像機(jī)仍有市場,，但大多數(shù)是彩色攝像機(jī)。
基本的成像傳感器可以是電荷耦合器件(CCD),，或者是CMOS,。CCD已經(jīng)發(fā)展得非常成熟，它是極高分辨率但速度非最重要因素的攝像機(jī)的首選傳感器,。CMOS傳感器的分辨率已經(jīng)差不多快趕上CCD了,，但仍稍有落后。CMOS能提供非常高的速度,，適合要求最大幀速率的場合使用,。
市場上還有一種使用紅外傳感器的紅外(IR)攝像機(jī)，按照字面意義這種攝像機(jī)可以用在夜間攝像,。紅外攝像機(jī)的前端通常有一組紅外LED,，用于照明人眼無法看見的場景或物體。這些LED的照明距離通常限于數(shù)百英尺范圍內(nèi),。
分辨率是攝像機(jī)的一個關(guān)鍵指標(biāo),。最常見的是老式模擬標(biāo)準(zhǔn)NTSC視頻，總共525行(480行可見)掃描線以每秒30幀(fps)的速度隔行顯示,。另外還有PAL,、SECAM和CIF(通用中間格式)分辨率。分辨率被量化為電視線(TVL)分辨率或簡化為線分辨率(LOR),。380(最小值),、400、420和480線是基本線數(shù)。更高分辨率的模擬攝像機(jī)提供560,、600或700LOR,。
目前流行的CIF標(biāo)準(zhǔn)采用352×288像素，速度是每秒30幀,。從NTSC衍生出來的NTSC CIF具有352×240像素。四分之一CIF具有176×144個像素,。4CIF可提供704×576像素,，而16CIF號稱可以提供1408×1152像素。一些系統(tǒng)使用索尼的D1視頻格式,，這是一種SMPTE VTR標(biāo)準(zhǔn),，支持720×480(面向NTSC)和720×576(面向PAL)像素。
數(shù)字IP攝像機(jī)可以提供更高的分辨率,。具有640×480像素的標(biāo)準(zhǔn)VGA非常流行,。常見的像素分辨率范圍從約100萬像素到1200萬像素甚至更高。市場上也有像標(biāo)準(zhǔn)高清電視那樣的720或1080LOR的攝像機(jī),，但價(jià)格很高,。還有針對專業(yè)領(lǐng)域的更高分辨率的攝像機(jī)。
與分辨率緊密聯(lián)系在一起的是幀速率,。雖然30fps被認(rèn)為是實(shí)時(shí)速率,，但它會產(chǎn)生數(shù)量龐大的視頻用于存儲或傳送。為節(jié)省存儲空間,，一些攝像機(jī)提供15或7.5fps的較低幀速率,。還有幀速率低至1fps的攝像機(jī)，但在這么低的幀速率下一些關(guān)鍵動作可能會被遺漏,。
鏡頭和物理控制也值得好好考慮,。鏡頭的種類根據(jù)具體應(yīng)用不同而變化，例如是否要微距或長距拍攝,，或者是否需要特殊的視角,。一些鏡頭采用電機(jī)實(shí)現(xiàn)光圈和焦距的遙控。還有固定支架攝像機(jī)以及能夠水平,、傾斜移動并具有變焦(PTZ)功能的攝像機(jī),。你甚至還可以買到帶紅色閃爍LED，使人們以為要上電視的仿攝影機(jī),。
許多攝像機(jī)采用麥克風(fēng)進(jìn)行聲音捕獲,，并包含有運(yùn)動檢測電路，只有在檢測到動作時(shí)才打開攝像機(jī)或錄像機(jī),。在電源方面,，大多數(shù)攝像機(jī)工作在12V或24V直流電源下。有些攝像機(jī)也采用電池供電,。連接以太網(wǎng)LAN的IP攝像機(jī)可以使用以太網(wǎng)供電(PoE),。
在連接性方面,，模擬攝像機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE視頻信號，在75Ω同軸電纜(RG-59或RG－6)上傳輸,。最大傳輸距離約300英尺,。模擬視頻也可以在類似CAT5的UTP電纜上傳輸，但并不常見,。IP攝像機(jī)擁有一個RJ-45連接器和一個10/100以太網(wǎng)端口(圖1),，傳輸距離可達(dá)100米。大多數(shù)IP攝像機(jī)實(shí)際上是一臺小型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器,，擁有自己的IP地址,。人們可以通過互聯(lián)網(wǎng)從任何地方監(jiān)視這種攝像機(jī)。
圖1：典型的IP攝像機(jī)包含面向H.264壓縮的傳感器和視頻處理電路,。SDRAM提供視頻流的存儲,。所有其它處理和接口通常都位于單片SoC或FPGA上。
從IP攝像機(jī)中的CCD或CMOS成像器輸出的信號已經(jīng)是數(shù)字信號,。最新的寬動態(tài)范圍(WDR)CMOS傳感器可以直接輸出采用RGGB色彩方案的RAW/Bayer數(shù)字格式數(shù)據(jù)流,。這種輸出可以達(dá)到20位/像素。在高幀速率,、高清晰度下數(shù)據(jù)速率將快速提升,。例如：
20 位/像素 × (1280 × 720) 像素/幀 × 60 幀/秒 = 1.10592 Gbps
這種設(shè)計(jì)的內(nèi)核是一個快速處理器，帶有閃存和SDRAM,，并提供視頻編碼和壓縮功能,。該設(shè)計(jì)還支持各種各樣的接口和以太網(wǎng)接口(通常是10/100Mbps)，但也有的提供1Gbps以太網(wǎng)接口,。大多數(shù)設(shè)計(jì)使用單顆系統(tǒng)級芯片(SoC),，即FPGA或?qū)Ｓ肈SP執(zhí)行所有的功能。這些芯片一般都包含接口,。存儲器位于獨(dú)立的芯片中(參考“Video Surveillance Compression, Bandwidth, And Storage(視頻監(jiān)控壓縮,、帶寬和存儲)”一文)。
無線監(jiān)控
雖然在分辨率,、IP連接和分析技術(shù)等方面的最新發(fā)展趨勢使得視頻監(jiān)控比以往更出色,，但無線技術(shù)對于視頻監(jiān)控的普及貢獻(xiàn)最大。電纜安裝成本高,、耗時(shí)長,，常常令人煩惱。而且電纜有時(shí)會限制攝像機(jī)的擺放位置,，從而無法獲得最佳的可視效果,。
無線鏈路可以解決這些問題。給每臺攝像機(jī)安裝高性能無線調(diào)制解調(diào)器后，一直到中心采集點(diǎn)的任何地方都可以建立連接,。安裝起來超級快速和方便,，而成本要比電纜低幾個數(shù)量級。無線方式之所以可行,，是因?yàn)檫@種技術(shù)現(xiàn)在可以支持在合理距離內(nèi)傳輸所需的高數(shù)據(jù)速率,。
視頻攝像機(jī)可以使用三種基本的無線拓?fù)渲唬狐c(diǎn)對點(diǎn)(PTP)、多點(diǎn)對一點(diǎn)(MTP)和網(wǎng)狀拓?fù)?。在小型,、簡單系統(tǒng)中，直接PTP通常是很好的解決方案,。有些系統(tǒng)可以支持多個PTP連接。在MTP拓?fù)渲?，多臺攝像機(jī)使用單個無線采集點(diǎn),，數(shù)據(jù)在此完成匯聚、存儲或處理,。但當(dāng)攝像機(jī)超出主MTP控制節(jié)點(diǎn)的范圍時(shí),，就要使用網(wǎng)狀拓?fù)浞桨浮?/p>
無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開發(fā)了很多年，業(yè)界也已推出許多性能優(yōu)異的系統(tǒng),。在網(wǎng)狀系統(tǒng)中,，每個節(jié)點(diǎn)通常可以與任何鄰近的其它節(jié)點(diǎn)通信,。每個節(jié)點(diǎn)都可以用作中繼器,，完成數(shù)據(jù)收發(fā)，或?qū)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給相鄰節(jié)點(diǎn),。這種轉(zhuǎn)發(fā)功能使得攝像機(jī)和節(jié)點(diǎn)可以散布在很大的范圍內(nèi),，而這個范圍一般都會超出單臺無線設(shè)備的范圍限制。
無線設(shè)備通常是數(shù)字的,，被設(shè)計(jì)用于傳送以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,。它們大多兼容最新的IP攝像機(jī)。不過早先的模擬系統(tǒng)也可以通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器兼容無線設(shè)備,，這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬輸出信號數(shù)字化并分組為適合無線傳送的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包,。
無線技術(shù)的選擇取決于許多因素，如覆蓋范圍,、可靠性,、成本和所要求的數(shù)據(jù)容量。也許使用最為廣泛的無線技術(shù)是Wi-Fi類技術(shù),，即廣受歡迎的采用2.4GHz頻段或5.8MHz頻段(某些情況下)的IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn),。該技術(shù)是針對以太網(wǎng)設(shè)計(jì)，可以很快、很方便地匹配任何有線以太網(wǎng)LAN,。
802.11a/g數(shù)據(jù)速率有可能高達(dá)54Mbps,，用于IP傳輸?shù)牡湫椭凳?2Mbps。隨著802.11n設(shè)備的推出,，甚至可以實(shí)現(xiàn)超過100Mbps的更高數(shù)據(jù)速率,。多入多出(MIMO)技術(shù)的使用極大地?cái)U(kuò)展了802.11的覆蓋范圍和可靠性。定向天線還能將范圍擴(kuò)大到數(shù)英里,。此外,，市場上還有多種私有的2.4GHz無線技術(shù)。
雖然用于傳輸視頻的900MHz無線設(shè)備較少見,，但在需要超長距離傳輸?shù)膱龊弦灿惺褂?。頻移鍵控(FSK)或簡單的直接序列擴(kuò)頻(DSSS)調(diào)制技術(shù)使得它們在有噪聲的地區(qū)或有許多其它2.4GHz干擾源的場合中非常可靠,。由于其固有的魯棒性,，900MHz無線設(shè)備在UAV中非常流行。
另一種能夠滿足更快速率和更長距離需求的技術(shù)是WiMAX,。這種寬帶無線技術(shù)能夠可靠地將高速率數(shù)據(jù)傳輸數(shù)英里遠(yuǎn),。WiMAX系統(tǒng)通常是需獲得許可的，在美國使用的是2.3GHz頻段,。5.8GHz頻段在美國也得到了廣泛使用,。在一些特殊情況下甚至?xí)褂脵C(jī)器對機(jī)器(M2M)蜂窩或微波/毫米波回傳系統(tǒng)。
覆蓋范圍在很大程度上取決于多種因素,，如工作頻率,、發(fā)射功率、接收靈敏度,、天線類型,、天線的增益和高度以及環(huán)境條件。在大多數(shù)情況下數(shù)百英尺是很容易實(shí)現(xiàn)的,，但覆蓋幾英里的范圍需要使用專用的設(shè)備,。
所要求的數(shù)據(jù)速率也是一個重點(diǎn)考慮因素。該要求最終歸結(jié)為這些內(nèi)容：視頻格式,、幀速率,、壓縮類型以及無線技術(shù)的上限等。大多數(shù)無線裝置可以輕松處理壓縮后的視頻,。即使是30fps幀速率下使用MPEG4-SP的CIF格式,，所需最大數(shù)據(jù)速率也僅為600kbps。即使是高清視頻和使用H.264的合理幀速率下,，超過數(shù)Mbps的數(shù)據(jù)速率也很少見,。所有這些速率都在大多數(shù)可用技術(shù)的指標(biāo)范圍內(nèi),。
可靠性是另外一個問題。如今的無線鏈路如果設(shè)計(jì)正確的話,，其可靠性絲毫不亞于有線系統(tǒng),。無線鏈路的設(shè)計(jì)目標(biāo)是要創(chuàng)建額外的衰減余量，以適應(yīng)天氣和不斷變化的環(huán)境條件,，如移動中的物體,、樹木的生長或吹風(fēng)以及新的建筑。最后就是安全性問題,。利用加密技術(shù)甚至定向天線,，現(xiàn)有設(shè)備可以滿足大多數(shù)安全要求。
大多數(shù)新的IP系統(tǒng)采用無線技術(shù),，因?yàn)榘惭b起來更快,、更方便，更不用說更加便宜了?，F(xiàn)有的有線LAN通?？梢栽谙到y(tǒng)規(guī)模不太大時(shí)用來傳送視頻。無線調(diào)制解調(diào)器可以方便地?cái)U(kuò)展有線系統(tǒng),。另外，不要忘了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)結(jié)合的潛力,。這種混合系統(tǒng)很常見,。
產(chǎn)品與系統(tǒng)
市場上已有驚人數(shù)量的產(chǎn)品支持向更高分辨率的IP視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展。
Allied Telesis公司生產(chǎn)面向視頻系統(tǒng)的以太網(wǎng)交換機(jī),。這種交換機(jī)是大型系統(tǒng)中的重要組件,。大部分大型系統(tǒng)需要獨(dú)立的以太網(wǎng)LAN，以防止巨大視頻流量造成IT網(wǎng)絡(luò)過載,。大型監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中每臺IP攝像機(jī)高達(dá)4至7MB的數(shù)據(jù)量很可能超出任何企業(yè)LAN的負(fù)載能力,。
在一個經(jīng)優(yōu)化的系統(tǒng)中，每臺攝像機(jī)將它的數(shù)據(jù)發(fā)往交換機(jī),，交換機(jī)再與存儲服務(wù)器以及客戶端PC和監(jiān)視器通信,，完成對視頻流的訪問和系統(tǒng)的控制。Allied Telesis公司的AT-8100S可堆疊式交換機(jī)就是針對這些視頻監(jiān)控系統(tǒng)(圖2)設(shè)計(jì)的,。
FPGA供應(yīng)商Altera公司也把目光瞄準(zhǔn)了視頻監(jiān)控市場,，并推出了基于單片F(xiàn)PGA的高清IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)。這個解決方案采用了Altera的低成本Cyclone III或Cyclone IV FPGA以及Eyelytics公司和Apical公司提供的知識產(chǎn)權(quán),。
上述設(shè)計(jì)可以與AltaSens公司的1080p60 A3372E3-4T和Aptina公司的720p60 MT9M033高清寬動態(tài)范圍(WDR)CMOS圖像傳感器一起使用,。與采用傳統(tǒng)DSP和特殊應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)的架構(gòu)相比，其設(shè)計(jì)目標(biāo)就是要減少電路板面積和功耗,，提高靈活性并縮短開發(fā)時(shí)間,。
傳統(tǒng)的DSP和ASSP不具備接受來自1080p和720p WDR CMOS傳感器的大帶寬數(shù)據(jù)所要求的處理能力,。例如，一個全高清光柵影像有2200×1125個像素,，每個像素超過16位,，每秒幀數(shù)為60幀，因此最終數(shù)據(jù)帶寬超過2Gbps,。Altera公司的FPGA可以提供這樣的帶寬,。Altera的高清監(jiān)控IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)包括：
Apical公司的ISP，它整合了世界一流的WDR處理“動態(tài)范圍修正(iridix)”和先進(jìn)的時(shí)空降噪功能,；
Apical公司針對Altasens A3372E3-4T WDR模式的“棋盤去馬賽克”內(nèi)核,；
“3A”功能，例如在Altera的Nios II嵌入式軟核處理器上用軟件實(shí)現(xiàn)的自動曝光和自動白平衡,；
Eyelytics公司的H.264視頻編碼器,，能夠?qū)崿F(xiàn)主要類720線逐行每秒30幀編碼或1080線逐行每秒15幀的編碼能力；
Altera的三速以太網(wǎng)介質(zhì)訪問控制器(MAC)知識產(chǎn)權(quán)內(nèi)核,。
由于不需要DSP或ASSP,，并將所有這些功能集成到單片Altera FPGA上，設(shè)計(jì)工程師可以減小電路板面積,，從而節(jié)省成本,、降低功耗。與以前的設(shè)計(jì)相比,，Altera的單芯片解決方案可以降低50%以上的功耗,。
在這個參考設(shè)計(jì)中捆 綁全套的知識產(chǎn)權(quán)使設(shè)計(jì)人員能夠迅速啟動攝像機(jī)開發(fā)，開發(fā)時(shí)間最多可以縮短一年,。攝像機(jī)設(shè)計(jì)人員要做的所有工作就是利用自己的特殊功能定制FPGA,，例如加入自己的軟件用于運(yùn)動檢測以及平移、傾斜和縮放控制,。
Basler公司也生產(chǎn)高品質(zhì)的現(xiàn)代IP攝像機(jī)(圖3),。他們提供固定支架和半球型版本。不同的型號提供不同的分辨率,，如640×480,、1024×768、1280×960和1600×1200像素,。所有型號都使用索尼的Wfine逐行掃描CCD圖像傳感器,。
圖3：根據(jù)型號的不同，Basler公司的IP攝像機(jī)提供不同的鏡頭和處理,。圖中所示為僅3.5英寸并帶有DC驅(qū)動光圈的一款產(chǎn)品,。
幀速率的大小取決于分辨率和壓縮機(jī)制，從較低分辨率時(shí)的30fps到最高分辨率時(shí)的4fps不等,。攝像機(jī)支持運(yùn)動JPEG,、MPEG-4和H.264壓縮標(biāo)準(zhǔn),。CCD輸出信號在模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)中完成數(shù)字化，并傳送到FPGA進(jìn)行初始處理,，然后送到帶有128MB RAM和8MB閃存的內(nèi)部雙核600MHz DSP上,。
I/O是標(biāo)準(zhǔn)的10/100以太網(wǎng)接口，必要時(shí)還可以使用RS-232接口,。電源通過PoE或7V至20V直流電源提供,。多編碼功能允許實(shí)現(xiàn)多數(shù)據(jù)流。圖像還可以縮放,。興趣域特性使用戶可在原始視域內(nèi)定義定制區(qū)域,。還能實(shí)現(xiàn)帶告警的運(yùn)動檢測。
雖然大多數(shù)高清視頻監(jiān)控會采用無線鏈路或在CAT5/6以太網(wǎng)上傳輸,，但同軸電纜仍有一定的市場,。忽略大量安裝的RG-59或RG-6同軸電纜基礎(chǔ)設(shè)施似乎是一種浪費(fèi)。現(xiàn)在已經(jīng)可以通過這種同軸電纜傳送高清視頻,，這要?dú)w功于Gennun公司推出的Aviia(工業(yè)應(yīng)用高級視頻接口)系統(tǒng),，可在同軸電纜上傳送高清視頻。現(xiàn)有的模擬CCTV用戶只需斷開攝像機(jī)和一些其它設(shè)備就可以升級到高清制式,，無需用CAT6/6 UTP重新布線或轉(zhuǎn)用無線連接,。
Aviia發(fā)送器(TX)和接收器(RX)芯片組支持8、10或12位分量數(shù)字視頻,。它給24,、25、30,、50和60fps的標(biāo)清525i或625i格式和高清720p格式提供串行接口。提供的其它格式包括50和60fps的HD1080i或24,、25,、30、50和60fps的1080p,。
高清格式下的收發(fā)距離在RG-59上可以達(dá)到160米,，在RG-6上可以達(dá)到230米。標(biāo)清格式下的收發(fā)距離更遠(yuǎn),，在RG-59上可達(dá)330米,，在RG-6上可達(dá)440米。線纜供直流電(PoC)功能被設(shè)計(jì)用于遠(yuǎn)程攝像機(jī),。用于遙控的6Mbps輔助數(shù)據(jù)通道也是一個重要特性,。該系統(tǒng)允許格式中包含多達(dá)8條音頻通道。
Aviia芯片組基于Gennum公司先進(jìn)的串化器/解串器技術(shù),。發(fā)送器指定為GV7600,，接收器GV7601使用了電纜均衡技術(shù),。這些器件采用HDCCTV聯(lián)盟發(fā)起的標(biāo)準(zhǔn)。這種技術(shù)是專門為廣播電視開發(fā)的,。
視頻采用無壓縮方式發(fā)送的,，且沒有通過TCP/IP封裝。最終可以得到這樣一種系統(tǒng)：攝像機(jī)可以插入接收設(shè)備,，視頻發(fā)送具有最小延時(shí),，配置非常少。
數(shù)據(jù)速率在標(biāo)清格式下為270Mbps,，在高清格式下為1.485Gbps,，在50/60fps幀速率1080p格式下為2.97Gbps。該芯片現(xiàn)已供貨,，并提供參考設(shè)計(jì),。其它應(yīng)用包括數(shù)字標(biāo)簽、機(jī)器視覺和視頻會議等,。
Intersil公司的Techwell事業(yè)部也用有大量芯片能夠支持視頻監(jiān)控設(shè)備設(shè)計(jì),。例如，他們的TW6864和TW6868多通道視頻捕捉芯片就是高集成度的單芯片解決方案,，支持通過PCI Express x1接口進(jìn)行多通道實(shí)時(shí)視頻和音頻捕獲,，非常適合PC DVR應(yīng)用。
每種芯片都號稱具有4個高質(zhì)量的NTSC/PAL/SECAM視頻解碼器,，可以將模擬復(fù)合視頻信號轉(zhuǎn)換為YCbCr數(shù)據(jù)數(shù)字分量,。它們還采用自適應(yīng)4H梳狀濾波器來分隔亮度和色度，以減少交叉噪聲偽像,。TW6864和TW6868包含一個高性能專有DMA控制器,，可充分使用PCI Express x1帶寬，這使得它能夠以最優(yōu)的吞吐速率傳送視頻和音頻數(shù)據(jù),。
這些器件支持廣泛的視頻應(yīng)用,，包括同時(shí)解碼和傳送4通道實(shí)時(shí)D1視頻，或多達(dá)16通道的非實(shí)時(shí)視頻,。它們還支持多種視頻顯示格式,，如D1、半D1和CIF,。
通過實(shí)現(xiàn)Techwell先進(jìn)的專有視頻交換技術(shù),，這些芯片在非實(shí)時(shí)交換模式下?lián)碛袠I(yè)界領(lǐng)先的視頻鎖定速度。此外,，配合外部Techwell四通道解碼器,，TW6868可以傳送多達(dá)8通道的實(shí)時(shí)D1視頻和9通道的音頻輸出。
美信集成產(chǎn)品(Maxim Integrated Products)公司的Mobicam3 IP攝像機(jī)參考設(shè)計(jì)套件基于美信的MG2580 SoC,，后者集成了IP攝像機(jī)所需的大部分電路,。該芯片能處理CIF,、D1和720p視頻，并提供高達(dá)1200萬像素的H.264和M-JPEG解碼功能,。芯片中還包含滿足G.722,、AMR、AAC和MP1/2/3標(biāo)準(zhǔn)的音頻編解碼器,。
MG2580芯片集成了帶以太網(wǎng)和USB I/O的ARM9,。它的基本視頻分析功能包括運(yùn)動檢測、絆網(wǎng)和圖像跟蹤等,。Mobicam3套件還列出了一整套美信的其它線性產(chǎn)品,，用它們可組成完整的攝像機(jī)。
德州儀器(TI)公司也有一系列完整的監(jiān)控視頻芯片,、參考設(shè)計(jì)和軟件(圖4),。這些器件源自基于著名TMS320 DSP的TI達(dá)芬奇(DaVinci)系列視頻處理器。
圖4：TI擁有一系列針對視頻處理的完整IC產(chǎn)品,，這些器件都源自TI達(dá)芬奇系列視頻處理器,。
DMVA1和DMVA2視頻處理器主要用于IP攝像機(jī)領(lǐng)域。這些SOC基于TI的TMS320DM643x達(dá)芬奇平臺,，內(nèi)含一個300MHz ARM9內(nèi)核,。兩種器件都具有視頻分析功能，包括人數(shù)計(jì)數(shù),、觸發(fā)區(qū),、運(yùn)動檢測、攝像機(jī)篡改檢測和流媒體元數(shù)據(jù),。它們支持H.264,、MPEG-4和M-JPEG壓縮，并能以每秒30幀處理D1視頻以及較低幀速率下處理720p視頻,?；贏ptina 500萬像素CMOS成像器和Linux軟件的參考設(shè)計(jì)現(xiàn)已提供。
DM365和DM368也是針對IP攝像機(jī)設(shè)計(jì)但沒有分析功能的片上視頻處理器,，同樣也提供參考設(shè)計(jì)。DM6435是一款數(shù)字媒體處理器,，主要用于高清IP攝像機(jī),。TI還提供基于DM6435的視頻分析卡。
DM8168 SoC將所有捕獲,、壓縮,、顯示和控制功能整合進(jìn)了單顆芯片。它能處理多通道并行高清,、D1和CIF視頻編解碼,，同時(shí)支持高清分辨率下的H.264,、MPEG-4和VC1視頻格式。這款SoC包含所有必需的接口,，如千兆以太網(wǎng),、PCI Express、SATA2,、DDR2/3,、USB 2.0、MMC/SD,、HDMI和DVI,。DVR就是其應(yīng)用例子之一。
VideoIQ公司在其iCVR攝像機(jī)(圖5)中提供了一種創(chuàng)新的方法,。這種攝像機(jī)有標(biāo)清和高清兩種型號,。高清型號在30fps幀速率下采用普通1080p格式。該公司的獨(dú)特方法是將存儲和智能嵌入攝像機(jī)內(nèi)部,。高清傳感器產(chǎn)生全色彩視頻,，再用H.264壓縮，然后存儲在500GB的內(nèi)部磁盤上,。
圖5：VideoIQ公司如圖中所示的半球型攝像機(jī)非常獨(dú)特,，它們在攝像機(jī)內(nèi)部存儲和處理數(shù)據(jù)，以便在日后需要時(shí)訪問,。
用一臺基于Linux的內(nèi)部計(jì)算機(jī)存儲智能軟件,，這種軟件包含視頻分析功能和其它算法，可用來掌握周邊環(huán)境,，并將通用狀態(tài)應(yīng)用于流媒體數(shù)據(jù),。這種方法的主要好處是，不必再用以太網(wǎng)連接將視頻流送往服務(wù)器,，而可以存儲在內(nèi)部,。
這是一種很好的方法，因?yàn)榇蠖鄶?shù)監(jiān)控視頻不會被連續(xù)觀察,。這些視頻可以存儲下來供日后需要時(shí)訪問,。每臺攝像機(jī)本身就是一個完整的系統(tǒng)。連接是通過以太網(wǎng)回傳到監(jiān)視系統(tǒng)服務(wù)器完成的,。一般是通過PoE供電,，但也可以使用傳統(tǒng)的24V或12V直流電源。
數(shù)字高清使得今天的視頻監(jiān)控更加完善,，這是視頻監(jiān)視系統(tǒng)向前邁出的一大步,。畢竟，正如Western Digital公司的Ed Strong問到的那樣：“如果你不能生成可以用作證據(jù)的細(xì)節(jié)，監(jiān)控還能有什么好處,？”
雖然高清視頻提供了細(xì)節(jié)數(shù)據(jù),，但你仍不得不存儲視頻以供日后需要時(shí)訪問。幸好有壓縮技術(shù)和一些新型大容量硬盤,，使得存儲數(shù)據(jù)變成了現(xiàn)實(shí),。Western Digital已經(jīng)推出針對監(jiān)控市場優(yōu)化的新款硬盤。
Western Digital的WD AV-GP系列硬盤現(xiàn)包含2TB容量的產(chǎn)品(圖6),，這是目前為止業(yè)界最大容量的硬盤,。采用WD GreenPower技術(shù)的WD AV-GP硬盤提供更易于冷卻和更安靜的操作模式，并具有更低的功耗,。
WD AV-GP硬盤設(shè)計(jì)能承受監(jiān)控和安全市場的嚴(yán)格環(huán)境要求,，與同類標(biāo)準(zhǔn)硬盤相比，功耗可降低40%,。WD AV-GP 2TB硬盤非常適合要求更大容量硬盤和極高可靠性的DVR和監(jiān)控視頻記錄應(yīng)用,。這些硬盤被設(shè)計(jì)成可不間斷工作。
賽靈思(Xilinx)公司也為視頻處理用FPGA提供軟件和應(yīng)用程序,。這種軟件可在該公司的Virtex和Spartan FPGA系列產(chǎn)品上運(yùn)行,。例如，賽靈思的Spartan-6工業(yè)視頻處理套件包含有LX-150T FPGA開發(fā)板,、DVI/HDMI I/O,、Omnividion OV9715 720P圖像傳感器和參考設(shè)計(jì)。該軟件可以幫助設(shè)計(jì)工程師通過FPGA編程實(shí)現(xiàn)大部分常見的圖像處理任務(wù),，例如邊緣增強(qiáng),、各種圖像校正、視頻縮放,、噪聲降低,，甚至是用于監(jiān)控應(yīng)用的視頻分析等。